Bedensel Engelliler İçin İvmeölçer Tabanlı Tekerlekli Sandalye: 13 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

1,3 milyar nüfuslu ülkemizde, kişisel hareketlilik için desteğe ihtiyaç duyan yaşlı veya engelli nüfusun hala %1'den fazlasına sahibiz. Projemiz, mobilite ihtiyaçlarını akıllı teknoloji ile karşılamayı hedefliyor. Onlarla ilgili sorun, bacak kemiklerinin bir kaza sonucu zayıflaması veya kırılması ve hareket ederken ağrıya neden olmasıdır, bu nedenle tekerlekli sandalyeyi hareket ettirmek için el veya baş eğme hareketlerini kullanıyoruz. Eğim, ivmeölçer tarafından algılanır ve eşdeğer voltaj geliştirilir, bu voltaj Arduino tarafından algılanır ve bunları röle için eşdeğer bir sinyale dönüştürür. Arduino sinyaline bağlı olarak, röle ilgili motoru çalıştırır. Motorun hareketi tekerlekli sandalyenin belirli bir yönde hareket etmesine neden olur. Bu, kullanıcıya tekerlekli sandalyenin hareketini elle veya baş eğme ile kontrol etme özellikleri verir. Tekerlekli sandalye ile engeller arasındaki mesafeye göre tekerlekli sandalyenin frenini kontrol etmek için ultrasonik akıllı sensör kullandık. Aradaki fark 20 cm'den az ise Arduino röleye bir fren sinyali gönderir ve motor durur, bu da hızı düşürür ve 2-3 saniye sonra tekerlekli sandalye nihayet durur. Bu, akıllı tekniklerin yardımıyla kullanıcıya yolda büyük ve küçük bir kazadan yardımcı olur. LCD, kullanıcı için ekranda ileri ve geri arasındaki fark mesafesini gösterir. Bu özellikler tekerlekli sandalyeyi kullanıcı için basit, güvenli ve akıllı hale getirir.

Gerekli bileşenler:

Arduino nano, röle 5V, Mekanik montaj için Ahşap Levha, 4 DC dişli motor 24V, 2A, Piller 12V, 4A, Aliminyum tabak, Eldiven, Adxl 335 modülleri, Tekerlekli sandalye tekerlekleri, Sabitlemek için vidalı sandalye, 12V, 5V Regülatör IC.

Adım 1: BOCK DİYAGRAMI

Blok diyagram sensör ünitesi, güç kaynağı, Arduino, röle, LCD ve motorlardan oluşmaktadır. Arduino, emniyet kemerinin kullanıcı tarafından takılıp takılmadığının tespiti için otomatik emniyet kemeri mekanizmasından girişlere sahiptir. Kullanıcı emniyet kemeri taktığında Arduino bunu algılar ve sistemi açar. Ardından karşılama mesajı görüntülenir ve kullanıcıdan çalışma modunu seçmesi istenir. Üç çalışma modu vardır ve manuel anahtarlarla seçilir. Mod seçildiğinde, ivmeölçer sensörünün çıkışındaki değişikliği algılamaya başlar ve buna bağlı olarak Arduino tarafından röle için giriş sinyalini değiştirir. Arduino sinyaline bağlı olarak röle, Arduino röle girişini değiştirene kadar motoru belirli bir yönde sürer. Ultrasonik sensör tekerlekli sandalyenin yakınındaki engelin mesafesini ölçmek için kullanılır, bu bilgi LCD'de görüntülenir ve frenleme için Arduino'da saklanır. Mesafe 20 cm'den az olduğunda Arduino, röle için bir fren sinyali üretir ve tekerlekli sandalyenin hareketini durdurur. Arduino ve motor beslemesi için kullanılan iki adet güç kaynağı vardır, Arduino'nun 5v beslemesi ve motorun beslemesi 24v'dir.

Adım 2: ALT ÇERÇEVE GELİŞTİRME

Tekerlekli sandalyenin geliştirilmesi, mekanik çerçeve montajından başlar. Tekerlekli sandalyenin alt çerçevesi için akrilik veya ahşap bir tahta kullanılabilir. Daha sonra tahta 24 * 36 inç, 24 inç uzunluğunda ve 36 inç çerçevenin genişliğinde çerçeve boyutunda kesilir.

Adım 3: MOTORUN ŞASE ÜZERİNE MONTAJI

Motor, L braket yardımıyla çerçeve panosuna monte edilir. Boy tarafında 2 inç boşluk bırakarak motoru monte etmek için delik açın. Delme işlemi bitince L braketini yerleştirip bir vida sıkmaya başlıyoruz ve ardından vidalı mil gövdesi ile motoru sabitliyoruz. Daha sonra diğer uzatma kablosu birleştirilerek ve röle çıkışına bağlanarak teller uzatılır.

Adım 4: SANDALYE'NİN ÇERÇEVE ÜZERİNE MONTAJI

Yolda çalışırken sistemi daha stabil hale getirmek için dört ayaklı bir sandalye kullanılır. Bu ayakların kenarları delik ile delinir ve çerçeve üzerine yerleştirilir ve çerçeve üzerinde de delme işlemi yapılır. Bundan sonra sandalye, cıvata ile bir çerçeveye sabitlenir.

Adım 5: GÜÇ ANAHTARI VE EL DESTEĞİ PARÇASI ÜZERİNDEKİ LCD'NİN MONTAJI

Motora besleme sağlamak için bir güç kaynağı anahtarı kullanılır ve herhangi bir kısa devre olursa sistem beslemesini bu anahtarla kapatın. Bu anahtarlar ve LCD, önce bir tahta üzerine sabitlenir ve daha sonra delinerek sandalyenin dayanak pedine sabitlenir ve daha sonra bir vida civata ile sabitlenir.

Adım 6: EMNİYET KEMER MEKANİZMASININ MONTAJI

Emniyet kemeri mekanizması oluşturmak için alüminyum kulp kısmı kullanılır ve bir kenara bükülür. İki kol kullanılır ve bir naylon kayış kullanılır ve Sandalye omuz pozisyonunda sabitlenir. Kol, sandalyenin oturma kenarına sabitlenmiştir.

Adım 7: ULTRASONİK SENSÖRÜN MONTAJI

İleri ve geri mesafe ölçümü için iki ultrasonik sensör kullanılır. Tekerlekli sandalyenin orta kenarına vidalı olarak sabitlenirler.

Adım 8: AYAK DİLİM PEDİNİN MONTAJI

Bacak dayama pedi için 2 * 6 inç boyutunda iki ahşap tahta kullanılır. Bunlar tekerlekli sandalye kenarına v şeklinde sabitlenmiştir.

Adım 9: TEKERLEKLİ SANDALYE DONANIM UYGULAMASI

Otomatik emniyet kemeri ve eldiven tabanlı buton kısa devre konsepti kullanılarak 5v'ye bağlanmıştır. LCD, 4 bit arayüz modunda Arduino Nano'ya bağlanır ve tekerlekli sandalyenin başlangıcında bir karşılama mesajı görüntüler. Daha sonra eldiven butonu kullanılarak tekerlekli sandalyenin mod seçimi yapılır. Eldivenler Arduino'nun 0, 1, 2, 3 pinine ve ivmeölçer Arduino'nun A0, A1 pinine bağlanmıştır. İvmeölçer yatırıldığında, ivme X ekseni ve Y ekseni voltajlarına dönüştürülür. Buna dayanarak tekerlekli sandalyenin hareketi yapılır. Arduino'nun 4, 5, 6, 7 pinlerine bağlanan röle yardımı ile hızlanma yönü tekerlekli sandalyenin hareketine dönüştürülür ve sinyal tekerlekli sandalyenin ileri, geri, sol gibi 4 yönlü hareketine dönüştürülecek şekilde bağlanır., sağ. DC motor, bağlantı yok, açık bağlantı, ortak terminalde doğrudan röleye bağlanır. Ultrasonik tetikleme pini Arduino'nun 13 nolu pinine, echo ise Arduino'nun 10,11 pinine bağlanır. 20 cm menzil içerisinde bir engel algılandığında otomatik frenleme için kullanılır ve mesafeyi LCD ekranda gösterir. LCD data pinleri A2, A3, A4, A5'e bağlı ve enable pini 9 pin'e, register seçimi 10 nolu pin'e bağlı

Adım 10: ALGORİTMA

Tekerlekli sandalyenin algoritma akış işlemi şu şekilde yapılır:

1. 24 V ve 5 V güç kaynağını bağlayarak başlayın.

2. Emniyet Kemerini bağlayın, bağlı değilse 16'ya gidin.

3. İvmeölçerin stabil durumda olup olmadığını kontrol edin.

4. Motor besleme anahtarını açın.

5. Eldiven düğmesiyle çalışma modunu seçin, işlemci 6, 9, 12'de çalışır ve seçilmemişse 16'ya gidin.

6. Mod 1 seçildi, ardından

7. İvmeölçeri tekerlekli sandalyeyi hareket ettirmek istediğimiz yöne doğru hareket ettirin.

8. İvmeölçer konumunu hareket ettirir veya eğir, böylece analog sinyali Arduino'ya verir ve uygunsuz hale getirir

Tekerlekli sandalyenin motorlarını hareket ettirmek için dijital seviye.

9. Mod 2 seçildi, ardından

10. Eldiven düğmesine basıldığı yöne göre tekerlekli sandalyeyi hareket ettirmek istiyoruz.

11. Arduino, eldiven açma/kapama modundaki değişikliği algılar ve tekerlekli sandalyenin motorlarını hareket ettirmek için uygun olmayan dijital seviyeye dönüştürür.

12. Mod 3 seçili, ardından

13. İvmeölçeri tekerlekli sandalyeyi hareket ettirmek istediğimiz yöne doğru hareket ettirin.

14. İvmeölçer konumunu hareket ettirir veya eğir, böylece Arduino'ya bir analog sinyal verir ve onu

uygun dijital seviye ve ultrasonik fark mesafesini kontrol edin.

15. Engeli algılamak için ultrasonik sensörler kullanılır. Herhangi bir engel algılanırsa, o zaman

Arduino'ya sinyal verir ve frenleme işlemi uygular ve motorları durdurur.

16. Tekerlekli sandalye dinlenme konumunda.

17. Emniyet Kemerini çıkarın.

Adım 11: Kod

Adım 12: Son Test

Sistemi kompakt ve giyilebilir hale getirmek için çaba gösterildi, minimum kablo kullanıldı ve bu sistem karmaşıklığını azalttı. Arduino, sistemin kalbidir ve bu nedenle uygun şekilde programlanması gerekir. Röleye doğru sinyalin gönderilip gönderilmediğini kontrol etmek için çeşitli hareketler test edildi ve çıkışlar incelendi. Tekerlekli sandalye modeli, hastanın eline yerleştirilmiş bir ivmeölçer sensörü ile anahtarlama röleleri ve motorlar üzerinde çalışır. İvmeölçerli Arduino, tekerlekli sandalyeye hareket, yani sola veya sağa, öne veya arkaya eğim sinyali göndermek için kullanılır. Burada röle bir anahtarlama devresi görevi görür. Röle çalışmasına göre, tekerlekli sandalye o yönde hareket edecektir. Tüm bileşenlerin devre şemasına göre uygun şekilde arayüzlenmesi, bize hastaların güvenliği için el tabanlı hareket ve eldiven tabanlı kontrol ile otomatik frenleme ile prototip tekerlekli sandalye için donanım devresi verir.

Adım 13: SONUÇ

Çeşitli avantajları olan bir otomatik tekerlekli sandalyeyi hayata geçirdik. Manuel mod, ivmeölçer ve frenlemeli ivmeölçer olmak üzere üç farklı modda çalışmaktadır. Ayrıca tekerlekli sandalyenin hassasiyetini artıran ve otomatik frenleme sağlayan iki adet ultrasonik sensör bulunmaktadır. Bu Tekerlekli Sandalye ekonomiktir ve sıradan insanlar için uygun fiyatlı olabilir. Bu projenin geliştirilmesi ile engelliler için daha büyük ölçekte başarıyla uygulanabilecektir. Montajın düşük maliyeti, onu genel halk için gerçekten bir bonus haline getiriyor. Bu tekerlekli sandalyeye yeni teknolojiler de ekleyebiliriz. Yukarıda elde edilen sonuçlardan, bir tekerlekli sandalyenin üç kontrol modunun geliştirilmiş halinin test edildiği ve fiziksel engelli kişiye minimum yardım ile kapalı bir ortamda tatmin edici bir şekilde çalıştığı sonucuna varıyoruz. Sandalyenin tekerleklerine bağlı motorları harekete geçiren ivmeölçere iyi tepki veriyor. Tekerlekli sandalyenin kat ettiği hız ve mesafe, motorlara bağlı dişli sistemi, daha az sürtünme ve mekanik aşınma ve yıpranmaya sahip bir krank ve pinyon mafsalı ile değiştirilirse daha da iyileştirilebilir. Bu sistemin işletme maliyeti, aynı amaç için kullanılan diğer sistemlere göre çok daha düşüktür.